摘 要：選取2000—2008年南京市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境等相關(guān)數(shù)據(jù)，利用主成分分析分析法對南京市的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展程度的演進(jìn)特征進(jìn)行研究，對兩者的協(xié)調(diào)程度進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明，南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境在2003—2006年間出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)情形，但總體呈現(xiàn)良好的協(xié)調(diào)發(fā)展趨勢，并提出促進(jìn)南京經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的相關(guān)政策建議。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)；環(huán)境；協(xié)調(diào)發(fā)展；主成分分析；南京市

中圖分類號：F291.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2011）33-0135-02

引言

經(jīng)濟(jì)與環(huán)境之間相互作用、相互影響。一方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開環(huán)境的支撐，環(huán)境質(zhì)量高低直接對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生制約和反饋；另一方面，人類經(jīng)濟(jì)活動作用下的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對環(huán)境產(chǎn)生壓力，不僅向環(huán)境索取資源和能源，而且源源不斷向環(huán)境排放廢棄物。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程不可避免地將改變環(huán)境結(jié)構(gòu)和功能，影響其演變過程。改革開放后，中國各地經(jīng)濟(jì)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，創(chuàng)造了大量的物質(zhì)財富，但大多是以粗暴的掠奪資源為代價的，生態(tài)環(huán)境不斷惡化并日益制約著經(jīng)濟(jì)發(fā)展 [1~2]。

經(jīng)濟(jì)與環(huán)境發(fā)展的研究是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中存在著許多錯綜復(fù)雜的關(guān)系和諸多指標(biāo)變量。要全面客觀地評價其協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，需遵循科學(xué)性、全面性、實(shí)用性、動態(tài)性和穩(wěn)定性等原則，建立一個科學(xué)合理的指標(biāo)體系[3~5]。近年來，南京市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境的關(guān)系處于什么階段?兩者的關(guān)系將會有什么動態(tài)趨勢?這些問題的解決不僅有利于對南京經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷程有全面的認(rèn)識，更能從中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為制定一系列有效措施，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供有力依據(jù)。

一、主成分分析的評價模型

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）又稱主分量分析，是將多個變量通過線性變換以選出較少個數(shù)重要變量的一種多元統(tǒng)計分析方法。它首先是由K.皮爾森對非隨機(jī)變量引入的，爾后H.霍特林將此方法推廣到隨機(jī)向量的情形。在實(shí)際課題中，為了全面分析問題，往往提出很多與此有關(guān)的變量（或因素），每個變量都在不同程度上反映這個課題的某些信息，但在用統(tǒng)計分析方法研究這個多變量的課題時，變量個數(shù)太多增加了課題的復(fù)雜性，人們自然希望利用最少的變量而得到最多的信息。為了實(shí)現(xiàn)這樣的降維，就可以利用主成分分析法，設(shè)法將原來眾多具有一定相關(guān)性（比如P個指標(biāo)），重新組合成一組新的互相無關(guān)的綜合指標(biāo)來代替原來的指標(biāo)。通常數(shù)學(xué)上的處理就是將原來P個指標(biāo)作線性組合，作為新的綜合指標(biāo)。最經(jīng)典的做法就是用F1（選取的第一個線性組合，即第一個綜合指標(biāo)）的方差來表達(dá)，即Var（F1）越大，表示F1包含的信息越多。因此在所有的線性組合中選取的F1應(yīng)該是方差最大的，故稱F1為第一主成分。如果第一主成分不足以代表原來P個指標(biāo)的信息，再考慮選取F2即選第二個線性組合，為了有效地反映原來信息，F(xiàn)1已有的信息就不需要再出現(xiàn)在F2中，用數(shù)學(xué)語言表達(dá)就是要求Cov（F1，F(xiàn)2）=0，則稱F2為第二主成分，依此類推可以構(gòu)造出第三、第四……第P個主成分。

二、南京環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)證研究

1.指標(biāo)的選擇及數(shù)據(jù)處理。本文選取南京市2000—2008年經(jīng)濟(jì)和環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的關(guān)系，選擇獨(dú)立性強(qiáng)，具有代表性的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境指標(biāo)，分別用x1、 x2 ……y1、 y2 ……來表示。這些指標(biāo)分別為7個環(huán)境指標(biāo)和9個經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。環(huán)境指標(biāo)有：廢水排放量（x1）、廢水排放達(dá)標(biāo)率（x2）、廢氣排放量（x3）、二氧化硫排放量（x4）、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量（x5）、工業(yè)固體廢物綜合利用率（x6）、環(huán)境保護(hù)投資占地區(qū)生產(chǎn)總值比例（x7）；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有：GDP（y1）、社會消費(fèi)品零售總額（y2）、財政收入（y3）、財政支出（y4）、人均GDP（y5）、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP的比例（y6）、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP的比例（y7）、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP的比例（y8）、工業(yè)總產(chǎn)值（y9）。數(shù)據(jù)來源于2001—2009年的《南京統(tǒng)計年鑒》及《南京市環(huán)境公報》等統(tǒng)計資料整理計算。

為了各類評價指標(biāo)的統(tǒng)一性，本文采用極差標(biāo)準(zhǔn)化的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱處理：

X’i = （xi - min xi）/（max xi - min xi） （正）

X’i = （max xi - xi）/（max xi - min xi） （逆）

Y’j = （yj - min yj）/（max yj - min yj） （正）

Y’j = （max yj - yj）/（max yj - min yj） （逆）

其中X’I 、Y’j分別為環(huán)境與經(jīng)濟(jì)原始指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值；xi、yj表示原始指標(biāo)值；min，max分別對原始指標(biāo)取最小值和最大值。

評估指標(biāo)依性質(zhì)和作用分為正指標(biāo)和逆指標(biāo)。正指標(biāo)，是指實(shí)際值越大，在考核評價中所起的正面效應(yīng)也越大的指標(biāo)，即指標(biāo)值越大方案越優(yōu)的指標(biāo)，如國內(nèi)生產(chǎn)總值、財政收入、各種產(chǎn)量、農(nóng)民和職工收入等指標(biāo)。而負(fù)指標(biāo)則相反。由于在環(huán)境與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系的不一致性，本文對指標(biāo)數(shù)值的無量綱化分正負(fù)指標(biāo)，分別采用正逆兩個過程。負(fù)指標(biāo)包括：廢水排放量、廢氣排放量、二氧化硫排放量、工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量四項(xiàng)指標(biāo)。其余指標(biāo)均為正指標(biāo)。

2.南京市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)證分析。按照主成分分析原理，運(yùn)用SAS軟件進(jìn)行主成分分析，得到樣本協(xié)差陣的特征值表。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)和累計率大于85%的一般原則，取1個主成分時，方差貢獻(xiàn)率為82.12%小于85%，取兩個主成分時，方差貢獻(xiàn)率累計為92.83%，幾乎提取了全部的信息，只損失了7.17%的信息，所以取兩個主成分是適宜的。由于選用兩個主成分進(jìn)行分析，SAS運(yùn)行結(jié)果中的特征向量表中的16個成分，僅列出分析用兩個主成分prin1、prin2，結(jié)果（見表1）。

由特征向量第一、二主成分分別是：

Y1=0.263996x1+0.200731x2-0.273412x3-0.123714x4-0.310672x5+

0.303589x6+0.238585x7+0.271873y1+0.269700y2+0.245061y3+

0.286381y4+0.268586y5-0.286087y6+0.024086y7-0.185569y8+

0.276814y9

Y2=0.005575x1+0.126827x2+0.001816x3+0.511523x4-0.022021x5+

0.007566x6-0.173722x7+0.138780y1+0.159016y2+0.203620y3-

0.014479y4+0.131168y5+0.141292y6-0.597695y7+0.432592y8+

0.154083y9

第一主成分中，特征向量各個分量值大體相同，近似于=0.25，說明第一主成分反映整體情況和一些指標(biāo)對整體情況的影響。由第一主成分結(jié)果可以看出：（1）x1、x2為正，即廢水的排放量得到有效的控制并且達(dá)標(biāo)率也越來越好；（2）x3、x4、x5為負(fù)，即廢氣和工業(yè)固體廢棄物的排放量越來越多，它們與廢水相比不和諧。沈毅等對南京近郊主要大氣污染物的觀測分析研究發(fā)現(xiàn)南京市近郊區(qū)PM10污染很嚴(yán)重，年均濃度0.14 mg/m3，日均濃度超標(biāo)的有133天，超標(biāo)率約41.8%；SO2的年均濃度21.14×10-9，略有超標(biāo)；CO日均濃度有4 d超標(biāo)，超標(biāo)率為1.12%；（3）x6為正，即環(huán)境保護(hù)綜合利用率投資總體變好，說明政府在環(huán)境方面的投資增加；（4）在y1-y9中，除了y6、y8外均為正，說明經(jīng)濟(jì)方面整體情況可觀，但是第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)負(fù)增長，而第二產(chǎn)業(yè)趨于穩(wěn)定。工業(yè)方面有所增加，對環(huán)境將有所影響，但是對經(jīng)濟(jì)發(fā)展有益。

由第二主成分結(jié)果可以看出：（1）y3、y4異號，即財政收入和財政支出可以看出，支大于收，財政呈現(xiàn)“赤字”，但不是很大。（2）環(huán)境保護(hù)投資占GDP的比例x7和GDP y1異號，絕對值相近，說明投入到環(huán)境保護(hù)方面的資金比例減少，與第一主成分結(jié)論中得出的境保護(hù)綜合利用率投資總體變好相結(jié)合，說明雖然投資金額增長，但是增長速率較GDP的增長速率慢，政府開始關(guān)注環(huán)境保護(hù)，但是力度不夠。（3）第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占GDP比重y7、y8，它們絕對值差相近，符號相反，說明第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)之間總體有相對的關(guān)系，第二產(chǎn)業(yè)減少，而第三產(chǎn)業(yè)增大，相互作用，對環(huán)境的影響不大。

此外，并得到主成分得分表，表2列出主成分prin1、prin2的得分情況。

從表2可以明顯看出，第一主成分得分呈逐年上升趨勢；第二主成分得分在2005年負(fù)方向最強(qiáng)，但近兩年呈增長趨勢，表明經(jīng)濟(jì)與環(huán)境系統(tǒng)處于逐步好轉(zhuǎn)的協(xié)調(diào)狀態(tài)。

結(jié)論

通過以上分析可知，近幾年來南京市區(qū)域經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境都取得了長足進(jìn)步：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面，南京市的經(jīng)濟(jì)一直呈上升趨勢；在環(huán)境方面，評價指數(shù)雖然有一定的波動，但總體趨勢是上升的。南京是一個重化工業(yè)城市，近年來在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，也實(shí)施了一系列切實(shí)有效的環(huán)境政策，加強(qiáng)環(huán)境污染的監(jiān)管力度，有效減緩、控制了污染排放，可見環(huán)境發(fā)展水平逐年改善與這些措施的有效實(shí)施是密不可分的，這也為其他地區(qū)處理經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境關(guān)系提供借鑒。

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[責(zé)任編輯 陳鳳雪]